一种新型汽车电动助力转向装置的制作方法

本发明涉及一种新型汽车电动助力转向装置。

背景技术：

传统的液压助力转向系统主要零部件有油壶、转向油泵、油管、转向器、皮带等。其工作原理是发动机通过皮带轮等部件驱动转向油泵主轴旋转产生液体流量与压力，方向盘旋转方向与角度使转向器分配控制阀调节转向油泵输入转向器液压缸的流量与压力大小，使转向器横拉杆左右移动，即在转向系统上增加了一个辅助作用力，从而使汽车轮胎转向。传统的液压助力转向系统存在的问题如下：

1、传统的液压助力转向系统实现可变转向助力困难，即产生的助力大小不能随着车速的提高而发生变化。在高速行驶过程中方向盘很轻，易出现转方向时的“发飘”现象，影响高速行车时的安全，降低了驾驶员在高速行驶过程中操纵方向的稳定性和安全感。

2、传统的液压助力转向系统是通过驱动转向油泵产生液压助力，其工作效率在70％～80％，主要是由于传动液体的流动特性，在油管与转向器分配阀等零件通过细长、小孔径的通道时出现一定的液压损耗，使转向系统助力效率下降，导致在转向过程中出现迟滞效应(即转向的灵敏度)，使转向时的跟随特性与回正特性下降。

3、传统的液压助力转向系统结构较为复杂，组装困难，主要组成零部件有油壶、转向油泵、油管、转向器、皮带等，其中转向油泵属于易损件，转向打死时间过长时转向油泵很容易损坏，使用寿命下降，最终导致转向系统失去转向力能。

4、传统的液压助力转向系统在转向过程中或转向打死时，皮带、转向油泵等部件会发生工作时的噪音，影响驾驶员行车时的舒适感。

5、传统的液压助力转向系统是将发动机部分的动力转化成转向油泵的液体压力，只要发动机运转，不管是否转向都要损耗发动机输出的部分动力，这样就额外的增加了燃料的损耗，经济性能下降。

6、传统的液压助力转向系统工作用的介质外漏以及额外的增加了燃料的损耗，对环境造成不同程度的污染。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明提供一种转向安全可靠、操纵稳定、更轻便的新型汽车电动助力转向装置。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型汽车电动助力转向装置，包括齿条、分布于齿条两端的球头拉杆，齿条的外周设有齿条壳体，齿条的中部设有与其啮合的齿轮，齿轮与一安装于一组合壳体内的主轴总成连接，所述主轴总成包括输入轴、输出轴以及连接于输入轴和输出轴之间的扭杆，所述齿轮的一端与输出轴固定，所述汽车电动助力转向装置还包括电机、蜗轮、蜗杆、扭矩角度传感器以及电子控制单元，蜗轮、蜗杆以及扭矩角度传感器设于所述组合壳体内，所述蜗轮固定于输出轴的外周，蜗杆和蜗轮啮合，所述电机的驱动端与蜗杆连接，所述扭矩角度传感器设置于输入轴和输出轴之间，扭矩角度传感器的输出端以及电机的控制端与电子控制单元的信号端连接。

作为优选的实施方式，所述组合壳体由主壳体和上盖组合而成，所述蜗轮、蜗杆以及扭矩角度传感器设于主壳体内，所述上盖和所述齿条壳体分别置于主壳体的两侧并与其组合成型，所述输入轴通过第一轴承固定于上盖内。

作为优选的实施方式，所述输出轴通过第二轴承固定于主壳体内，所述输出轴的外周卡装有用于限定第二轴承的轴用弹性挡圈。

作为优选的实施方式，所述扭杆的两个轴端分别通过定位销与输入轴和输出轴固定。

作为优选的实施方式，所述齿轮的一端通过定位销与输出轴固定。

作为优选的实施方式，所述蜗杆采用一端球轴承支撑、一端长径比大于1的自润轴套支撑。

本发明的有益效果是：本发明设有扭矩角度传感器，能够将输入轴和输出轴之间产生的角度转动位移变成电信号输送到电子控制单元，电子控制单元为汽车的控制核心，因此电子控制单元可以进一步结合车速信号、发动机转速信号等，控制电机按相应指令输出相应转向方向及助力大小的辅助转向助力转矩。因此，本发明实现了精准的助力转向控制，可以轻松的获得可变转向助力的特性，随车速的变化提供不同的助力效果，提高了低速行驶时转向的灵敏轻便与高速行驶时转向的安全可靠及稳定性特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明：

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明助力转向部分的剖视图。

标号说明：1-齿条，2-球头拉杆，3-齿条壳体，4-齿轮，5-输入轴，6-输出轴，7-扭杆，8-电机，9-蜗轮，10-蜗杆，11-扭矩角度传感器，12-电子控制单元，13-主壳体，14-上盖，15-第一轴承，16-第二轴承，17-轴用弹性挡圈。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

参照图1和图2，本发明的新型电动助力转向装置主要由传统的机械式齿轮齿条转向主体部分以及电动助力转向部分组成。前者主要包括齿条1、球头拉杆2、齿条壳体3、齿轮4，由输入轴5、输出轴6和扭杆7组成的主轴总成等。后者包括电机8、蜗轮9、蜗杆10、扭矩角度传感器11以及电子控制单元12等。

齿条1设于齿条壳体3内，主轴总成以及蜗轮9、蜗杆10和扭矩角度传感器11等设于一组合壳体内。如图1所示，此组合壳体由主壳体13和上盖14组合而成，蜗轮9、蜗杆10以及扭矩角度传感器11设于主壳体13内，上盖14和齿条壳体3分别置于主壳体13的两侧并与其组合成型，输入轴5通过第一轴承15固定于上盖14内。输出轴6通过第二轴承16固定于主壳体13内，输出轴6的外周卡装有用于限定第二轴承16的轴用弹性挡圈17。蜗杆9采用一端球轴承支撑、一端长径比大于1的自润轴套支撑。

基于上述的组合结构，本发明的各个部分形成模块化组合，在使用时可以根据需要对上盖14、蜗杆10、蜗轮9、齿条壳体3等部件进行更换，从而满足更多的装车需求。

下面对本发明的具体结构进行描述。

如图所示，球头拉杆2分布于齿条1的两端，齿轮4与齿条1的中部啮合，当齿轮4转动时可以带动齿条1左右位移，从而实现转向。因此通过控制齿轮4的转动即可控制汽车的转向。

齿轮4的一端与输出轴6固定，具体为通过定位销与输出轴6固定。扭杆7连接于输入轴5和输出轴6之间，具体为扭杆7的两个轴端分别通过定位销与输入轴5和输出轴6固定。因此输入轴5转动时可以带动输出轴6转动。

蜗轮9固定于输出轴6的外周，蜗杆10和蜗轮9啮合，电机8的驱动端与蜗杆10连接，扭矩角度传感器11设置于输入轴5和输出轴6之间，扭矩角度传感器11的输出端以及电机8的控制端与电子控制单元12的信号端连接。电机8驱动端与蜗杆蜗轮减速器连接，传递效率达90％以上，使输出的转矩直接作用于转向车轮。没有传统的液压助力系统带来的迟滞效应，提高了方向盘转向时车轮的跟随性能。在球头拉杆2及惯性的作用下，使转向车轮转动摆振减小，提高了外力的抗干扰能力。通过软件编程控制，增加回正力矩或阻尼力矩，在低速时转向后，方向盘能够按需求准确地回到中间位置；在高速时转向后，可防止在回正过程中方向盘的脉冲振动，提升了低速与高速行驶时方向的回正性能。

扭矩角度传感器11能够将输入轴5和输出轴6之间产生的角度转动位移变成电信号输送到电子控制单元12，电子控制单元12为汽车的控制核心，因此电子控制单元12可以进一步结合车速信号、发动机转速信号等，控制电机8按相应指令输出相应转向方向及助力大小的辅助转向助力转矩。低速转向时提供较大的转向助力，使驾驶人员转向更为轻便，当车速提高时，汽车电动助力转向装置产生的转向助力逐渐变小，驾驶人员转向时需要的转向力将逐渐变大，有效的解决了传统的液压转向系统在高速转方向时的“发飘”现象，提高了驾驶人员在高速行驶过程中操纵方向的稳定性和安全感。

本发明实现了低燃油消耗，不消耗发动机的动力，是用电源来维持系统工作，只有在转向时电机才会产生助力，不转向时不消耗能量，为此，汽车电动助力转向装置大大减少了车辆使用的燃油消耗，比传统的液压助力转向系统：在不转向时，汽车电动助力转向装置(eps)降低至3％左右的燃油消耗；转向时，降低至5％左右的燃油消耗。

本发明采用电源来工作，没有传统的液压助力转向系统工作介质的外漏问题，避免了对环境造成的污染，是市场发展趋势需求的环保车载转向系统。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，但不是穷尽性的例举，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。